C++函数模板学习

函数模板是C++中的一个强大特性，允许编写通用函数来处理不同的数据类型。学习函数模板有助于理解泛型编程的概念，提高代码的可重用性和可维护性。以下是一些学习函数模板时可以关注的方面：

1. 模板的基本概念

• 模板定义：了解如何定义模板函数和模板类。

• 模板参数：掌握模板参数的使用，包括类型参数和非类型参数。

2. 模板的语法和使用

• 函数模板的定义和调用：

  template <typename T>
  T add(T a, T b) {
      return a + b;
  }
  ​
  int main() {
      cout << add(3, 5) << endl;       // 输出 8
      cout << add(2.5, 3.5) << endl;   // 输出 6.0
      return 0;
  }

• 类模板的定义和使用：

  template <typename T>
  class Container {
  private:
      T value;
  public:
      Container(T val) : value(val) {}
      T getValue() { return value; }
  };
  ​
  int main() {
      Container<int> intContainer(42);
      Container<double> doubleContainer(3.14);
      cout << intContainer.getValue() << endl;    // 输出 42
      cout << doubleContainer.getValue() << endl; // 输出 3.14
      return 0;
  }

3. 模板的特化

• 全特化：针对特定类型提供特殊实现。

  template <>
  const char* max<const char*>(const char* a, const char* b) {
      return (strcmp(a, b) > 0) ? a : b;
  }

• 偏特化：针对部分类型参数进行特化（仅适用于类模板）。

  template <typename T>
  class Container<T*> {
  private:
      T* value;
  public:
      Container(T* val) : value(val) {}
      T* getValue() { return value; }
  };

4. 模板的高级特性

• 模板参数包（Variadic Templates）：处理可变数量的模板参数。

  template<typename... Args>
  void print(Args... args) {
      (cout << ... << args) << endl;
  }

• 模板元编程（Template Metaprogramming）：在编译期进行计算和逻辑处理。

  template<int N>
  struct Factorial {
      static const int value = N * Factorial<N - 1>::value;
  };
  ​
  template<>
  struct Factorial<0> {
      static const int value = 1;
  };
  ​
  int main() {
      cout << Factorial<5>::value << endl; // 输出 120
      return 0;
  }

5. 模板的常见问题和解决方案

• 模板代码膨胀：了解模板实例化会导致代码膨胀的问题，以及如何通过编写更简洁的模板代码来减小膨胀的影响。

• 编译错误和调试：掌握调试模板代码的方法，理解常见的编译错误信息，如“模板实例化失败”和“未定义模板方法”。

6. 模板在标准库中的应用

• 标准模板库（STL）：学习STL中的模板类和函数，如vector、list、map、algorithm等。

  #include <vector>
  #include <algorithm>
  ​
  int main() {
      std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};
      std::sort(v.begin(), v.end());
      for (int n : v) {
          std::cout << n << ' ';
      }
      return 0;
  }

7. 实践与应用

• 动手编写模板函数和类：通过编写实际的模板函数和类来加深理解。

• 阅读和理解模板库源码：阅读标准库或其他开源库中的模板代码，学习优秀的模板编程技巧。